滚珠丝杠副摩擦力矩测量仪研制及其实验分析

发布时间：2017-04-06 20:15

  本文关键词：滚珠丝杠副摩擦力矩测量仪研制及其实验分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 精密滚珠丝杠副是数控机床的关键功能部件，其制造水平的高低在很大程度上决定了数控机床的精度高低。随着数控机床向高速化、高精度化、复合化与环保化方向发展，用户对滚珠丝杠副的性能提出了越来越高的要求。 摩擦力矩是滚珠丝杠副的重要性能参数，，其变动量对滚珠丝杠副的动态性能有很大影响，因此对摩擦力矩的测量是滚珠丝杠副出厂检测的基本要求。目前工厂中大多采取由操作工靠“手感”来简单判断摩擦力矩的大小范围。现有的测量仪器在功能、精度等方面也存在许多不足之处。为此，我们研制了滚珠丝杠副摩擦力矩测量仪。 研制开发的新型摩擦力矩测量仪包括下位机和上位机两部分。下位机由单片微机作为控制核心，具有实时显示摩擦力矩大小以及在行程范围内的变化曲线、打印检测报告、与上位机通讯等功能。上位机主要功能是按照国家标准要求进行数据处理、保存数据、打印检测报告、文件管理等。下位机可以脱离上位机独立使用，测量仪操作简单，运行可靠。 本文首先从滚珠丝杠副摩擦力矩的产生机理入手，结合其结构特点，分析了滚珠丝杠副摩擦力矩的影响因素，并对滚珠丝杠副摩擦力矩进行了建模分析，然后对测量仪的硬件、软件及其抗干扰设计进行了详尽的阐述，最后对滚珠丝杠副摩擦力矩测量仪的实验数据进行了频谱分析，进一步验证了滚珠丝杠副摩擦力矩影响因素的理论分析结果。
【关键词】：滚珠丝杠副 摩擦力矩 动态测量 单片微机
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TG659;TH823
【目录】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 课题的背景12-13
• 1.2 滚珠丝杠副特点及其现状13-18
• 1.2.1 滚珠丝杠副特点13-15
• 1.2.2 滚珠丝杠副国内外发展现状15-16
• 1.2.3 滚珠丝杠副摩擦力矩研究的现状及意义16-18
• 1.3 本论文的主要研究内容18-19
• 第二章 滚珠丝杠副摩擦力矩影响因素研究19-40
• 2.1 滚珠丝杠副中滚珠的运动与受力分析19-21
• 2.1.1 滚珠的运动分析19-20
• 2.1.2 滚珠的受力分析20-21
• 2.2 滚珠丝杠副摩擦力矩影响因素分析21-35
• 2.2.1 楔紧效应对摩擦力矩的影响21-22
• 2.2.2 螺纹滚道参数误差对摩擦力矩的影响22-23
• 2.2.3 滚珠循环对摩擦力矩的影响23-27
• 2.2.4 摩擦力矩与预紧力、外部负载的关系27-31
• 2.2.5 润滑、密封元件对摩擦力矩的影响31-35
• 2.3 滚珠丝杠副摩擦力矩的计算35-39
• 2.3.1 滚珠在滚道中的接触特性35-37
• 2.3.2 滚珠丝杠副中由预紧力引起的摩擦分析37-39
• 2.4 本章小结39-40
• 第三章 滚珠丝杠摩擦力矩测量仪硬件电路设计40-71
• 3.1 总体设计40-42
• 3.1.1 测量系统总体设计及工作原理40-42
• 3.1.2 硬件电路总体设计42
• 3.2 CPU中央处理器42-43
• 3.3 8XC552复位电路设计43-44
• 3.4 单片机外扩电路设计44
• 3.5 信号采样输入电路设计44-50
• 3.5.1 传感器选择44-46
• 3.5.2 前置放大电路设计46-47
• 3.5.3 AD采样设计47-50
• 3.6 输入键盘设计50-51
• 3.7 数码管显示电路设计51-53
• 3.8 液晶显示设计53-57
• 3.9 串口通信设计57-62
• 3.10 编码器辨相设计62-63
• 3.11 微型打印设计63-66
• 3.12 限位开关66
• 3.13 抗干扰设计66-70
• 3.13.1 干扰的后果66-67
• 3.13.2 测量仪的硬件抗干扰设计67-68
• 3.13.3 测量仪的软件抗干扰设计68-70
• 3.14 本章小结70-71
• 第四章 滚珠丝杠副摩擦力矩测量仪软件系统设计71-79
• 4.1 概述71
• 4.2 软件的系统构成71-78
• 4.2.1 系统管理模块设计71-72
• 4.2.2 参数设置模块设计72-73
• 4.2.3 数据采集模块设计73-75
• 4.2.4 打印报告模块设计75-77
• 4.2.5 调用历史数据模块设计77-78
• 4.3 本章小结78-79
• 第五章 滚珠丝杠副摩擦力矩实验结果及分析79-83
• 5.1 谱分析方法的选择79-80
• 5.2 滚珠丝杠副摩擦力矩测量结果分析80-82
• 5.3 本章小结82-83
• 结论与展望83-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-89
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文89-90
• 学位论文评阅及答辩情况表90

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 谢黎明;袁慧娟;靳岚;苟卫东;裴大为;;双驱滚珠丝杠进给系统温度场计算[J];机械制造;2012年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 封秋月;混合陶瓷滚珠丝杠副的研究与设计[D];燕山大学;2012年

2 袁慧娟;铣车复合加工中心双驱进给系统同步热误差分析[D];兰州理工大学;2012年

3 孟玉海;CJK5116A数控立式车床结构设计及有限元分析[D];安徽理工大学;2012年

4 王文竹;滚珠丝杠副的接触变形及其传动系统的温度场分析[D];东北大学;2010年

  本文关键词：滚珠丝杠副摩擦力矩测量仪研制及其实验分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：289594